《流體動力學》是2017年科學出版社出版的圖書，作者是張堃元、金志光。
基本介紹
- 中文名：流體動力學
- 作者：張堃元、金志光
- 出版時間：2017年4月
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030524454
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
全書共11章，第1～6章是一般流體力學基礎，包括流體的基本物理 性質、流體靜力學、流體運動學、流體動力學、相似原理、湍流基礎和邊 界層基本概念。第7～10章為氣體動力學部分，介紹了膨脹波、壓縮波、 激波理論及解法、一維定常可壓縮管流和經典的超聲速流場特徵線算法。 第11章介紹了氣體動力學在工程中的一些典型的套用案例。
圖書目錄
前言
第1章 流體的物理性質 1
1.1 流體的力學特徵和連續介質假設 1
1.1.1 流體特性及其連續介質假定 1
1.1.2 密度、比容、相對密度和重度 2
1.1.3 流體壓縮性、可壓流與不可壓流 3
1.1.4 黏性、有黏流和無黏流 5
1.2 作用在流體上的力：質量力和表面力 10
1.2.1 作用在流體上的力 10
1.2.2 單位與量綱 10
1.3 歐拉平衡方程和等壓面 11
1.3.1 流體靜壓強及其特性 11
1.3.2 流體平衡微分方程及其積分，等壓面 13
1.4 重力作用下大氣壓強隨高度的變化 16
1.4.1 氣體等溫狀態下的平衡規律 17
1.4.2 國際標準大氣 17
1.5 靜止流體對固體壁面的作用力 18
1.5.1 作用在平面上的總壓力 18
1.5.2 流體對曲面的作用力 24
1.6 絕對壓強，相對壓強，真空度，壓強的測量 27
1.6.1 絕對壓強，相對壓強，真空度 27
1.6.2 壓強的測量 28
1.7 流體的輸運性質 32
1.7.1 熱能輸運——熱傳導現象 32
1.7.2 質量輸運——擴散現象 33
1.8 流體的表面張力和毛細現象 34
習題 35
第2章 流體運動學基本概念 37
2.1 流體運動的描述 37
2.1.1 流場和流體微團 37
2.1.2 研究流體運動的兩種方法 38
2.1.3 隨流導數、跡線、流線和流管 39
2.2 流體微團運動分析 45
2.2.1 流體微團的基本運動形式 46
2.2.2 流體微團的平移運動、線變形及體變形、角變形和旋轉運動 47
2.3 流體運動分類 53
2.3.1 定常流和非定常流 53
2.3.2 一維流、二維流、三維流 54
2.3.3 有旋流與無旋流 54
2.3.4 絕熱流動、等熵流動和均熵流動 58
2.4 勢函式與流函式 58
2.4.1 勢函式 ' 58
2.4.2 平面流的流函式 59
2.4.3 流函式 的性質 60
2.4.4 勢函式方程和流函式方程——拉普拉斯方程 61
2.4.5 等勢線和等流函式線的正交性 62
2.5 幾種簡單平面勢流及其疊加勢流 63
2.5.1 均直流 63
2.5.2 點源、點匯 64
2.5.3 點渦 64
2.5.4 勢流的疊加原理 65
2.5.5 螺旋流和偶極流 66
2.5.6 無環量的圓柱繞流 68
2.5.7 有環量的圓柱繞流——儒科夫斯基升力理論 70
習題 71
第3章 流體動力學基本方程 73
3.1 經典力學的基本定律與雷諾 (Reynolds)輸運定理 73
3.1.1 經典力學的基本定律 73
3.1.2 雷諾輸運定理 74
3.2 連續方程 76
3.2.1 用於控制體積的積分形式連續方程 76
3.2.2 微分形式的連續方程 78
3.3 理想流體動量方程 80
3.3.1 控制體積的積分形式動量方程 80
3.3.2 理想無黏流體微分形式動量方程——Euler(歐拉)運動方程 85
3.4 實際有黏流體動量方程：N-S(納維斯托克斯)方程 86
3.4.1 實際有黏流體的應力和應力形式的運動微分方程 86
3.4.2 N-S(納維斯托克斯)方程組 88
3.4.3 N-S方程的一個經典解析解——Couette流動 90
3.5 不可壓和可壓流伯努利方程 92
3.5.1 不可壓流伯努利方程 92
3.5.2 可壓流伯努利方程 93
3.6 伯努利方程的套用 94
3.6.1 伯努利方程的擴展 94
3.6.2 伯努利方程的套用舉例 95
3.7 動量矩方程 99
3.8 能量方程 102
3.8.1 積分形式的能量方程 102
3.8.2 微分形式的能量方程 106
習題 106
第4章 相似原理 111
4.1 相似現象 113
4.1.1 幾何相似 113
4.1.2 運動相似 114
4.1.3 動力相似 115
4.2 相似理論——相似三定理 115
4.2.1 相似第一定理 115
4.2.2 相似第二定理 117
4.2.3 相似第三定理 117
4.3 相似準則的確定 118
4.3.1 方程分析法 118
4.3.2 量綱分析法 120
4.3.3 常用相似準則的物理意義 124
4.4 流體動力學的模型試驗研究 125
4.4.1 全面力學相似的模型試驗 125
4.4.2 近似相似的模型試驗 125
4.4.3 試驗研究的基本要點 126
習題 131
第5章 湍流基礎與不可壓管流損失 133
5.1 層流、湍流和流動損失分類 133
5.1.1 雷諾實驗和層流、湍流 133
5.1.2 流態的判別 134
5.1.3 水頭損失與流速的關係 136
5.2 湍流基礎 137
5.2.1 湍流的一般定義和描述 137
5.2.2 湍流的統計平均和半經驗理論 138
5.3 圓管中的流速分布及沿程損失計算 143
5.3.1 充分發展的等直圓管層流流動 143
5.3.2 充分發展的圓管湍流流動 146
5.4 局部損失 154
5.4.1 典型局部損失區域的流動特徵及損失計算 154
5.4.2 減少管內局部損失的方法 159
5.4.3 局部損失的利用——迷宮式篦齒封嚴 160
5.5 管路計算基礎 161
5.5.1 同徑串聯管路 161
5.5.2 異徑串聯管路 162
5.5.3 並聯管路 162
5.5.4 枝狀管網系統 163
5.5.5 環狀管網系統 163
5.6 湍流射流的基本特性 167
5.6.1 自由沉沒射流的結構 168
5.6.2 自由沉沒射流的參數分布規律 169
習題 173
第6章 邊界層理論基礎 176
6.1 邊界層理論的歷史背景 176
6.2 邊界層的基本概念 177
6.2.1 邊界層的形成 177
6.2.2 邊界層的發展 178
6.2.3 邊界層厚度參數的定義和形狀因子 179
6.3 邊界層微分方程 182
6.4 邊界層的動量積分方程 184
6.5 邊界層的求解 186
6.5.1 邊界層的相似解法 186
6.5.2 邊界層的數值解法 187
6.5.3 邊界層的近似解法 187
6.5.4 平板邊界層近似求解 187
6.6 邊界層的分離及控制 191
6.6.1 邊界層的分離現象描述 191
6.6.2 分離前後邊界層內的速度分布 192
6.6.3 湍流邊界層的分離 193
6.6.4 邊界層的控制 193
6.7 高超聲速流邊界層簡介 197
習題 199
第7章 氣體動力學的基本概念 201
7.1 微弱擾動在氣流中的傳播 201
7.1.1 聲速和馬赫數 201
7.1.2 微弱擾動在氣流中的傳播規律 202
7.1.3 亞聲速氣流和超聲速氣流的差別 203
7.2 理想氣體流動的基本方程組和邊界條件 204
7.2.1 基本方程 204
7.2.2 熵方程和聲速方程 205
7.2.3 狀態方程 206
7.2.4 氣體動力學方程 206
7.2.5 初始條件和邊界條件 206
7.3 幾個重要的氣流參數 207
7.3.1 滯止參數 207
7.3.2 極限速度 210
7.3.3 臨界參數 210
7.3.4 速度係數 211
7.4 氣體動力學函式及其套用 212
7.4.1 函式*、π、* 213
7.4.2 流量函式 214
7.4.3 衝量函式 216
習題 220
第8章 膨脹波、壓縮波和激波 221
8.1 超聲速氣流中的擾動波 221
8.2 膨脹波、壓縮波的形成及其特點 222
8.2.1 幾何邊界產生的膨脹波 222
8.2.2 壓力邊界產生的膨脹波 223
8.2.3 等熵壓縮波 224
8.3 普朗特梅耶 (Prandtl-Meyer)膨脹波的計算 224
8.4 膨脹波的反射和相交 228
8.4.1 膨脹波在固體壁面上的反射 229
8.4.2 異族膨脹波的相交 230
8.4.3 膨脹波在自由邊界上的反射 232
8.4.4 膨脹波和壓縮波的相交 233
8.5 激波的形成和正激波 235
8.5.1 激波的形成 235
8.5.2 激波的分類 236
8.5.3 正激波的計算 236
8.6 斜激波前後參數的計算 240
8.6.1 斜激波和正激波的關係 240
8.6.2 斜激波的激波角β和氣動參數計算 241
8.7 激波的反射和相交 243
8.7.1 斜激波在固體壁面上的反射 244
8.7.2 斜激波在自由邊界上的反射 244
8.7.3 異族斜激波的相交 246
8.7.4 同族斜激波的相交 247
8.8 錐形激波 249
8.8.1 錐形激波的特點 250
8.8.2 錐形激波氣動參數的計算 251
習題 252
第9章 一維定常可壓縮管流 256
9.1 變截面管流 256
9.1.1 截面變化對氣流參數的影響 257
9.1.2 噴管和擴壓器 259
9.2 收縮噴管 260
9.2.1 噴管出口流速Ve及臨界壓強比βcr 260
9.2.2 收縮噴管三種流態 (亞臨界、臨界、超臨界)262
9.2.3 收縮噴管流動壅塞狀態 265
9.3 拉瓦爾 (Laval)噴管 266
9.3.1 拉瓦爾噴管等熵流面積比與馬赫數的關係 266
9.3.2 壓強比對拉瓦爾噴管流動的影響 267
9.4 等截面摩擦管流 273
9.4.1 摩擦對等截面管流氣流參數的影響 274
9.4.2 摩擦管流氣流參數的計算 275
9.4.3 摩擦壅塞 279
9.4.4 反壓對摩擦管流影響 280
9.5 等截面換熱管流 281
9.5.1 換熱對氣流參數的影響 281
9.5.2 換熱管流氣流參數計算 283
9.5.3 加熱壅塞 285
9.5.4 反壓對加熱管流的影響 285
9.5.5 冷凝波 286
9.6 變流量管流 287
9.6.1 變流量管流基本方程 287
9.6.2 流量變化對氣流參數
